电磁感应实验：互感与自感实验设计
高中物理_互感和自感教学设计学情分析教材分析课后反思
《互感与自感》的教学设计
教材分析 《互感与自感》是人教版高中物理选修3-2第四章第六节的内容，互感与自感两者都是电磁感应现象的两个重要实例，本质上都是由于电流变化引起的电磁感应现象。是法拉第电磁感应定律的重要应用，学好本节内容对今后处理物理问题以及学习新的物理知识都是至关重要的,同时互感与自感的知识与人们的日常生活、生产技术和科学研究有着密切的联系，因此学习这部分知识有着广泛的现实意义。
教学目标 物理知识素养 1.知道互感和自感现象。
2.能够利用电磁感应有关规律分析断电、通电时自感现象的原因。
3.能说出自感电动势大小的影响因素、自感系数的单位及其决定因素。
物理科学思维和科学探究的态度 1．通过理论探究和积木式实验设计的理论推导和实验验证，认识互感和自感是电磁感应现象的两种现象，体验特殊现象的普遍性，了解物理学的研究方法；
2．尝试运用互感和自感现象分析解决一些与生产生活相关的物理问题，从而培养学生自主学习能力和理论联系实际的能力,提升学生的物理学科素养。
科学态度1．创设师生互动情景，培养学生主动与他人合作的精神和探索与日常生活有关的物理问题的勇气； 与责任 2．通过用互感和自感现象解释和处理有关问题，让学生体会物理学对人的生活、生产的影响和对社会发展的贡献，激发学生热爱科学、探索科学的热情。
3.领悟科学家对科学的执着和对名利的淡漠的科学献身精神。
教学重点 互感、自感现象和自感电动势
教学难点 自感现象的原因，用实验验证自感现象中自感电动势的特点。
教学方法 1.教师启发、引导充分激发学生探索规律的积极性，采用“积木式”原理构思实验原理、设计实验电路
2.学生讨论交流，通过递进式、多层次演示实验、分组实验，让学生在质疑、猜测和不断探究中了解实际发生的物理过程，变陈述性问题为设计性问题，体会物理规律的发现过程。
教学资源 多媒体、ppt课件、电磁炉、电流传感器以及干电池、导线、线圈、小灯泡、手机、音箱等若干组分组实验器材
实验六 电磁感应演示实验及其课堂教学设计的研究
基于电磁感应及涡电流实验的教学技能实践报告（实验六）姓名
实验名称 记录时间
1.探寻生活中的电磁感应现象
【操作感悟】——透视演示实验中的认知元素
★1.3发电机理的实验演示（P119） ⑴描述实验装置的主要结构以及结构的组合特征与实验现象。（P119）⑵思考“为什么这样的装置，经过这样的操作会出现这样的实验现象”。（P120）⑶分析并指出上述教学问题蕴涵哪些认知要素。 ⑷简述呈现上述教学问题时需要把握的设问策略。
（1）漆包线绕制的线圈与蹄型磁铁组合部分||线圈置于蹄型磁铁N、S极之间||顺时针快速摇动手柄，线圈在磁铁两极间迅速转动，灯泡发光（2）装置有磁铁和线圈两个基本元素，且有合适的空间位置关系，操作使得两基本元素产生联系，从而产生了相应的现象（3）比较、分析（4）呈现实验现象，引导学生观察装置的结构并确定核心部件，再提出疑问。
2.电磁感应现象的实验探究
【实验设计】——电磁感应现象的原理及其特征的实验探究
★2.3产生电磁感应现象缘由的实验探究（P121）⑴利用给定的实验器材，设计多种能产生电磁感应现象的实验方法（简述实验方法）。（P121）（3）分析并指出要揭示实验现象的形成机理，还需要经历哪些探究环节。（P122）（4）给出能揭示电磁感应现象原理的探究方案，指出应把握的主要探究环节.（P122）
（1）将电源、原线圈、滑动变阻器、电键串联，再单独将灵敏电流计与副线圈串联，接着分别进行以下操作：a.迅速滑动滑动变阻器的滑片b.断、合电键c. 原、副线圈做相对运动d.在副线圈内迅速插入、拔出条形磁铁（3）改变线圈围绕的面积或空间体积，综合分析产生电流的各方法的内在联系（4）用磁铁空间位置的变化来改变穿过线圈磁场，用电流的变化来改变副线圈所处空间的磁场，改变线圈所围的面积||把握被研究问题的基本要素（磁场、电流、空间），分析各要素属性，依据属性生成探究方案
用控制变量法探究电磁感应定律的实验装置设计
第３６卷第５期 ２０１５年９月 、，ｏ１．３６ ＮＯ．５ Ｓｅｐ．２０１５ 井冈山大学学报（自然科学版）
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｊｉｎｇｇａｎｇｓｈａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ） ３０
文章编号：１６７４－８０８５（２０１５）０５—００３０—０３
用控制变量法探究电磁感应定律的实验装置
蒋达国 ，孙心瑗 ，刘宇安２，李久明
（１．井冈山大学数理学院。江西，吉安３４３００９；２．井冈山大学电子与信息工程学院，江西，吉安３４３００９ ３．井冈山大学建筑工程学院，江西，吉安３４３００９） 设计
摘要：设计了一种用控制变量法探究法拉第电磁感应定律的实验装置，可以定性和定量地探究感应电动势与磁
通量的变化量、磁通量的变化时间和线圈匝数之间的关系。用发光二极管的亮度和电容器的电压来表征感应电动
势的大小；用磁铁从线圈中水平抽出的速度和磁铁自由下落的高度来表征磁通量的变化时间；用磁铁的磁感应强
度表征磁通量的变化量。 关键词：感应电动势； 磁通量的变化量；磁通量的变化时间；线圈匝数
中图分类号：Ｇ６３３．７ 文献标识码：Ａ ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７４—８０８５．２０１５．０５．００６
ＤＥＳＩＧＮ ｏＦ ＥＸＰＥＲＩＭＥＮ１１ＡＬ ＤＥＶＩＣＥ ｏＦ ＥＬＥＣＴＲｏＭＡＧＮＥＴＩＣ ＩＮＤＵＣＴＩｏＮ ＬＡＷ ＢＹ ＴＨＥ ＭＥＴＨｏＤ ｏＦ ＣｏＮＴＲｏＬＬＩＮＧ ＶＡＲＩＡＢＬＥＳ
ＪＩＡＮＧ Ｄａ—ｇｕｏ ，ＳＵＮ Ｘｉｎ－ｙｕａｎ ，ＬＩＵ Ｙｕ－ａｎ，ＬＩ Ｊｉｕ．ｍｉｎｇ
（１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆＭａｔｈｅｍａｔｉｃｓ ａｎｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ，Ｊｉｎｇｇａｎｇｓｈａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉ’ａｎ，Ｊｉａｎｇｘｉ ３４３００９，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ａｎｄ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｊｉｎｇｇａｎｇｓｈａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉ’ａｎ，Ｊｉａｎｇｘｉ ３４３００９，Ｃｈｉｎａ；
电磁感应摆多种实验功能的设计
＝兰 ＣＮ１２—１３５２／Ｎ 实 验 室 科 学 ＬＡＢ０ＲＡＴＯＲＹ ＳＣＩＥＮＣＥ 第ｌ３卷第２期２０１０年４月 Ｖｏ１．１３ Ｎｏ．２ Ａｐｒ．２０１０
电磁感应摆多种实验功能的设计
韩也，付志雄
（长春大学理学院，吉林长春１３００２２）
摘要：该文介绍了电磁感应摆的工作原理及演示内容和方法，并将该装置应用于物理测量实验教学和设计 性实验项目，对该装置测量磁感应强度的原理公式进行了简要的推导，通过一组实验数据来分析该实验的测 量效果。 关键词：电磁感应摆；磁感应强度；功能设计 中图分类号：ＴＭ１２ 文献标识码：Ｂ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７２—４３０５．２０１０．０２．０５６
一 ● ＾ ■ ‘ １一 － Ｄｅｓｉｇｎ ｏｉ ｖａｒｉｏｕｓ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｔｕｎｃｔｉｏｎｓ ｏｎ
ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ ｐｅｎｄｕｌｕｍ
ＨＡＮ Ｙｅ．ＦＵ Ｚｈｉ－ｘｉｏｎｇ
（Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ １ ３００２２，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ ｐｅｎｄｕｌｕｍ ａｎｄ ｉｔｓ ｐｈｙｓｉｃａｌ ｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎ，ｃｏｎｔｅｎｔ ａｎｄ ｍｅｔｈｏｄｓ．Ｔｈｉｓ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｉｓ ａｐｐｌｉｅｄ ｉｎｔｏ ｔｈｅ ｐｈｙｓｉｃａｌ ｍｅａｓｕｒｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ
ｔｅａｃｈｉｎｇ ａｎｄ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎｉｎｇ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｐｒｏｇｒａｍ．Ｔｈｅ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｅｑｕａｔｉｏｎ ｔｏ ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｉｎ— ｄｕｃｔｉｏｎ ｉｎｔｅｎｓｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｉｓ ｂｒｉｅｆｌｙ ｄｒａｗｎ ｏｕｔ ａｎｄ ｔｈｅ ｍｅａｓｕｒｅ ｅｆｆｅｃｔ ｉｓ ａｎａｌｙｓｅｄ ｂｙ ａ ｓｅｔ ｏｆ
4.6自感和互感
导入新课
在法拉第的实验中两个线圈并没有用导线连
接，当一个线圈中的电流变化时，在另一个线圈中为什么会产生感应电动势呢？
法拉第发现电磁感应现象的第一个成功试验
就是互感现象。
到底什么是互感？自感又是怎么回事呢？这节课我们就来学习这方面的内容。
1.知识与技能
知道互感与自感现象都是常见的电磁感应现象。
知道自感电动势的大小由什么因素决定，并理
解自感电动势的作用，能解释相关现象。
知道自感系数的单位、决定因素。教学目标
2.过程与方法
利用已知知识发现问题，提出问题以及设计解
决问题的方法，产生创新和设计的冲动。
了解互感现象和自感现象，以及对它们的利用
和防止。培养学生客观全面认识问题的能力。
能够通过电磁感应的有关规律分析通电、断电
自感现象的成因及磁场的能量转化问题。
3.情感态度与价值观
体验用已知知识去探索未知规律的乐趣，增
强成就感。
通过电磁感应的有关规律分析通电、断电自
感现象的成因及磁场的能量转化问题。教学重、难点
教学重点
自感电动势的作用
教学难点
断电自感过程对小灯泡闪亮一下的原因解释1.互感现象2.自感现象3.自感系数4.
磁场的能量本节导航1.互感现象合F
互感现象
1B2B
2I1I
当线圈1中的电流变化时,所激发的磁场会在
它邻近的另一个线圈2中产生感应电动势。这种
现象称为互感现象。该电动势叫互感电动势。
互感电动势与线圈电流变化快慢有关；与两
个线圈结构以及它们之间的相对位置和磁介质的
分布有关。注意互感系数
1B2B
2I1I
回路1中的电流在回
路2中产生的磁通量1I
12121IMΦ
回路2中的电流在回
路1中产生的磁通量2I
21212IMΦM21、M12是比例系
数,M21称为线圈1对线圈2的
互感系数，M12称为线圈2
对线圈1的互感系数。
从能量观点可以证明两个给定的线圈有：
M就叫做这两个线圈的互感系数，简称为互感。MMM2112
212
1212112IΦ
IΦMMM注意
互感仅与两个线圈形状、大小、匝数、相对
位置以及周围的磁介质有关。
《互感和自感》教学设计
《互感和自感》教学设计
人教版教材 物理必修1
衡南二中 盛梅芳
【教学内容分析】
本节内容是电磁感应现象在技术中的应用，也是学生在认知上对电磁感应现象的进一步巩固和深化。教材对互感部分内容的编写比较简单，让学生知道互感现象是常见的电磁现象，这节课是让学生从理论走向社会、生活的一节课，是培养学生动手动脑和用已学知识解决实际生活问题能力的一节课，对学生知识的巩高、解决生活实际问题能力的提高都有很大的帮助。
【教学目标】
1、知识与技能
（1）了解互感现象的电磁感应特点。
（2）指导学生运用观察、实验、分析、综合的方法，认识自感现象及其特点。
（3）明确自感系数的意义及决定条件。
（4）了解日光灯的工作原理。
（5）．了解自感现象的利与弊及应用与防止。
2、过程与方法
（1）．通过对两个自感实验的观察、设计与分析，培养学生的观察能力、实验能力和探究能力
（2）提高学生分析问题的能力和运用物理知识解决实际问题的能力。
3、情感态度和价值观
（1）．通过了解自感的应用与防止，体会物理知识与技术的融合之美。
（2）培养、提高学生尊重科学，利用实验探索研究自然的科学素养
【教学重点】自感现象产生的原因及特点。
【教学难点】运用自感知识解决实际问题。
【教学方法】讨论法、探究法、试验法、练习法
【教学用具】
变压器原理说明器(用400匝线圈)、3.8V0.3A灯泡两只、滑动变阻器、电源(3V)、导线、开关，日光灯组件，多媒体课件
【教学过程】
一、复习旧课，引入新课
师：前面我们学习了电磁感应现象，了解了几种不同形式的电磁感应现象。如磁铁向线圈中插入或拔出时、闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动时等，都会引起感应电动势，发生电磁感应现象。你们认为引起电磁感应现象最重要的条件是什么？
物理学实验中的电磁感应实验方法与技巧
物理学实验中的电磁感应实验方法与技巧
电磁感应是物理学中的一个重要实验现象，也是电磁学领域的基础。在现代科技的发展中，电磁感应的应用非常广泛，例如发电机、变压器、电磁铁等。本文将介绍物理学实验中关于电磁感应的实验方法与技巧，以及一些注意事项。
实验材料与仪器
电磁感应实验所需的材料与仪器包括：导体线圈、磁铁、变压器、示波器、电源等。
实验一：法拉第笼
法拉第笼是用于观察电磁感应现象的实验装置，由一个金属环和一个磁铁组成。实验步骤如下：
1. 准备一个金属环，可以是圆形或方形的，将其放在水平的桌面上。
2. 将一个磁铁静置在金属环内，靠近金属环但不接触。
3. 将电源连接到金属环上，使其形成一个闭合回路。
4. 开启电源，观察金属环的运动情况。
注意事项：
1. 磁铁与金属环的距离应适当，不宜太远或太近。
2. 确保电源的电压与金属环的材质相匹配，避免过大电流引起火灾等危险。 实验二：自感与互感
自感与互感是电磁感应的两种基本方式。自感是指当导体自身受到变化的磁场时产生感应电动势，互感是指当有一导体受到变化的磁场时，另一导体也受到感应电动势。实验步骤如下：
1. 准备两个线圈，一个作为主线圈，另一个作为从线圈。
2. 将主线圈连接到一个交流电源上，并连接到示波器上，用于观察电压变化。
3. 将从线圈靠近主线圈，两者之间保持一定的距离。
4. 开启电源，观察示波器上的波形变化。
注意事项：
1. 确保线圈的匝数与电源频率相匹配，避免电压测量不准确。
2. 保持主线圈与从线圈之间的距离适中，避免电磁感应过弱或过强。
实验三：感应电流与电动势
感应电流是指当导体在磁场中运动时产生的电流，而电动势则是由于磁通量的变化而引起的电流。实验步骤如下：
1. 准备一个导体线圈，可以是直线形状或扇形形状。
2. 将导体线圈连接到一个示波器上，用于观察电压变化。
3. 将一个磁铁靠近导体线圈，并用手握住磁铁。 4. 迅速移动磁铁，观察示波器上的波形变化。
互感和自感(教学设计)
互感和自感
教师：同学们，前面我们学习了电磁感应现象的基本规律，今天这节课我们来探讨两种非常重要的电磁感应现象，互感和自感。
板书课题：互感和自感
新课教学：
一、互感
互感现象的引入：线圈听音乐，让学生通过声音感知“互感”
教师：这是一个MP3，这是一个音箱，两者通过导线相连，MP3中随音乐变化的电流将通过导线传送到了音箱，下面我们一起来欣赏（播放10秒钟音乐）
演示：拆开对接的导线，音乐停了。（问：还有声音吗）
教师：如果不用导线直接相连，还有其它方法来传送吗？下面我们一起来尝试一下。
介绍装置：这是一个底座，这是一个线圈，现在我把MP3与线圈构成一个闭合回路，线圈中就有了随声音变化的电流，为了方便，我把MP3挂在这个支架上。这是一个塑料圆筒（放在线圈上听不到声音），我这里有一根导线，与音箱构成一个闭合回路，现在我把导线绕成线圈，请大家注意听（随着圈数的增加声音变大）。为了区别，我们把这个线圈称为A线圈，把这个线圈称为B线圈。
教师：这两个线圈之间根本没有用导线相连，但是能量从一个线圈传递到了另一个线圈，它们是怎么传递的呢？（停顿片刻）
（课件动态演示）由于A线圈中的电流发生变化，所产生的磁场也是变化的，就会引起B线圈中的磁通量变化，从而在B线圈中产生了感应电动势,这样,与B线圈相连的音箱中就有了音乐声。
分析现象，建立概念：像这种当一个线圈中的电流发生变化时，它所产生的变化的磁场会在另一个线圈中产生感应电动势的现象，我们就称之为互感现象。（投影互感概念）
板书：一、互感现象
在互感过程中产生的感应电动势叫互感电动势。
教师：利用互感现象，可以传递能量，比如说：变压器，它就是把电能从一个线圈传送到另一个线圈。再比如说收音机里的磁性天线，也是利用互感把广播电台的信号从一个线圈传递到另一个线圈。（展示图片）（6min）
二、自感
教师：当一个线圈中电流变化时，它产生的变化的磁场会在另一个线圈中激发出感应电动势，那么在线圈本身会不会激发出感应电动势呢？带着这个问题，接下来我们来做一个非常有趣的实验。
互感自感实验报告
一、实验目的
1. 理解互感现象和自感现象的基本原理。
2. 学习互感系数和自感系数的测量方法。
3. 掌握同名端的判断方法。
4. 分析线圈相对位置和铁芯材料对互感系数的影响。
二、实验原理
1. 互感现象
互感现象是指两个相互靠近的线圈，当一个线圈中的电流变化时，它所产生的变化的磁场会在另一个线圈中产生感应电动势。这种现象称为互感。产生的感应电动势称为互感电动势。
2. 自感现象
自感现象是指一个线圈中的电流变化时，它所产生的变化的磁场在线圈本身激发出感应电动势。这种现象称为自感。由于自感而产生的感应电动势称为自感电动势。
3. 互感系数
互感系数（M）表示两个线圈之间互感能力的强弱，单位为亨利（H）。其计算公式为：
\[ M = \frac{E_2}{I_1} \]
其中，\( E_2 \) 为互感电动势，\( I_1 \) 为原线圈电流。
4. 自感系数
自感系数（L）表示线圈本身产生自感电动势的能力，单位为亨利（H）。其计算公式为：
\[ L = \frac{E}{I} \]
其中，\( E \) 为自感电动势，\( I \) 为线圈电流。
三、实验仪器与设备
1. 直流电源 2. 交流电源
3. 电流表
4. 电压表
5. 互感线圈
6. 铁芯
7. 铝棒
8. 开关
9. 导线
四、实验步骤
1. 互感系数的测量
（1）将两个互感线圈放置在实验台上，确保它们相互靠近。
（2）闭合开关，调节直流电源电压，使原线圈电流达到一定值。
（3）打开开关，测量互感电动势的大小。
（4）根据互感系数的计算公式，计算互感系数。
2. 同名端的判断
（1）将两个互感线圈放置在实验台上，确保它们相互靠近。
（2）闭合开关，调节直流电源电压，使原线圈电流达到一定值。
（3）观察电流表指针的偏转方向，判断同名端。
3. 自感系数的测量
（1）将互感线圈放置在实验台上，确保线圈与铁芯接触良好。
（2）闭合开关，调节交流电源电压，使线圈电流达到一定值。
导学案：互感和自感
互感和自感 导学案
学习内容
学习目标：
1.通过实验，了解互感和自感现象，以及对它们的利用和防止。
2．能够通过电磁感应的有关规律分析通电、断电时自感现象的成因，以及磁场的能量转化问题。
3.能记住自感电动势的计算式子tILE，能说出自感系数的物理意义。
4.认识互感和自感是电磁感应的特例。
5.能说出涡流是怎么产生的，以及涡流现象的利用和危害。
6.能说出电磁阻尼和电磁驱动现象。
学习重点：
1．自感现象 2．自感系数
学习难点;
分析自感现象
【回顾预习】
阅读第六节完成下列填空：
1．自感现象是指 而产生的电磁感应现象
2．自感电动势的方向：自感电动势总是阻碍流过导体电流的变化，当电流增大时，自感电动势的方向与原来电流的方向 ；当电流减小时，自感电动势的方向与原来电流的方向 。
3．自感电动势的大小与通过导体的电流的 成正比3．当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到 ，安培力总是 导体的运动，这种现象称为
【自主 合作 探究】
1、互感现象
思考：在法拉第的实验中两个线圈并没有用导线连接，当一个线圈中的电流变化时，在另一个线圈中为什么会产生感应电动势呢？请同学们用学过的知识加以分析说明。
互感：
互感电动势：
利用互感现象，可以把能量从一个线圈传递到另一个线圈。因此，互感现象在电工技术和电子技术中有广泛的应用。
2、自感现象
思考：当电路自身的电流发生变化时，会不会产生感应电动势呢？你能否设计一个实验来观察一下自感现象？